太陽能電池的基本原理及其結(jié)構(gòu)課件

第二章太陽能電池的基本原理

及其結(jié)構(gòu)2-1 太陽能電池的基本原理2-2 太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)2-3 太陽能電池的製作第二章太陽能電池的基本原理

及其結(jié)構(gòu)2-1 太陽能電池的內(nèi)容大綱本章節(jié)的內(nèi)容，主要地是簡述式討論太陽能電池的基本原理太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)太陽能電池的製作28內(nèi)容大綱本章節(jié)的內(nèi)容，主要地是簡述式討論282-1太陽能電池的基本原理表2-1 物理式電池以及化學(xué)式電池的種類以及其分類282-1太陽能電池的基本原理表2-1 物理式電池以及化學(xué)式電一般太陽能電池所使用的核心材料是半導(dǎo)體材料，在自然界中的半導(dǎo)體材料種類：有機半導(dǎo)體材料無機半導(dǎo)體材料在無機半導(dǎo)體材料方面：矽系列半導(dǎo)體材料化合物系列半導(dǎo)體材料陶瓷系列半導(dǎo)體材料2-1-1量子力學(xué)以及光電效應(yīng)29一般太陽能電池所使用的核心材料是半導(dǎo)體材料，在自然界中的半導(dǎo)在矽材料之中，摻雜第五族的元素於其內(nèi)，則所形成的半導(dǎo)體是帶有較多電子的n型半導(dǎo)體倘若摻雜第三族的元素於其內(nèi)，則所形成的半導(dǎo)體是帶有較多電洞的p型半導(dǎo)體當p型半導(dǎo)體以及n型半導(dǎo)體接合在一起的時候，因為兩端的自由電子以及電洞濃度不同而產(chǎn)生擴散現(xiàn)象，p型半導(dǎo)體中的電洞濃度較高的，而向n型半導(dǎo)體方面擴散2-1-1量子力學(xué)以及光電效應(yīng)31在矽材料之中，摻雜第五族的元素於其內(nèi)，則所形成的半導(dǎo)體是帶有2-1-1量子力學(xué)以及光電效應(yīng)32圖2-2 p-n接面型半導(dǎo)體元件結(jié)構(gòu)、能帶、位能、以及電場分布的示意圖2-1-1量子力學(xué)以及光電效應(yīng)32圖2-2 太陽電池元件以及發(fā)光二極體元件，均是含有兩個電極的二端子型元件太陽電池元件是光電效應(yīng)發(fā)光二極體元件是電光效應(yīng)2-1-1量子力學(xué)以及光電效應(yīng)33太陽電池元件以及發(fā)光二極體元件，均是含有兩個電極的二端子型元2-2太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)33圖2-3 p-n接面型太陽能電池元件的基本結(jié)構(gòu)及其組成2-2太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)33圖2-3 p-n接面型太陽能2-2太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)34圖2-3 p-n接面型太陽能電池元件的基本結(jié)構(gòu)及其組成2-2太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)34圖2-3 p-n接面型太陽能2-2太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)34圖2-4 p-n接面型太陽能電池元件的能帶示意圖2-2太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)34圖2-4 p-n接面型太陽能太陽能電池附有負載的等效電路(EquivalentCircuit)，包含：電流源(IL)二極體飽和電流(IS)電阻(RL)2-2太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)35圖2-5太陽能電池元件附有負載的(a)以及無負載的(b)等效電路太陽能電池附有負載的等效電路(EquivalentCir太陽能電池沒有負載的等效電路圖 如圖2-5(b)2-2太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)35圖2-5太陽能電池元件附有負載的(a)以及無負載的(b)等效電路太陽能電池沒有負載的等效電路圖2-2太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)3太陽能電池元件的理想電流-電壓(I-V)特性，可表示為：此一公式所繪製的曲線，分布於直角座標第四象限所圍的區(qū)域所得四方形的面積大小即是最大輸出功率，如圖2-6(a)所示2-2太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)35太陽能電池元件的理想電流-電壓(I-V)特性，可表示由圖2-6(b)可以得知：短路電流(ShortCircuitCurrent,ISC)開放電路或斷路電壓(OpenCircuitVoltage,VOC)最大電流值(MaximumCurrent,Im)最大電壓值(MaximumVoltage,Vm)

2-2太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)35由圖2-6(b)可以得知：2-2太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)352-2太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)36圖2-6 太陽能電池元件的電流電壓關(guān)係曲線(a)以及短路電流、斷路電壓、最大電流值、以及最大電壓值等參數(shù)(b)示意圖2-2太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)36圖2-6 太陽能電池元件的電太陽能電池元件的理想光電轉(zhuǎn)換效率或能量轉(zhuǎn)換效率(

)為：

形狀因子(FillFactor,FF)的定義為：

2-2太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)37太陽能電池元件的理想光電轉(zhuǎn)換效率或能量轉(zhuǎn)換效率()為：若太陽能電池有串聯(lián)電阻負載的時候，則其等效電路示意圖，如圖2-7所示2-2太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)38圖2-7 太陽能電池有串聯(lián)電阻負載的等效電路示意圖若太陽能電池有串聯(lián)電阻負載的時候，則其等效電路示意圖，如圖2因接面使用材料的種類而區(qū)分，則太陽能電池元件的種類：同質(zhì)接面型太陽能電池元件(Homo-JunctionSolarCell)異質(zhì)接面型太陽能電池元件(Hetero-JunctionSolarCell)2-2太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)39因接面使用材料的種類而區(qū)分，則太陽能電池元件的種類：2-2太單晶圓片型矽太陽能電池的生產(chǎn)流程，其內(nèi)容如下：2-3太陽能電池的製作43圖2-9 單晶圓片型矽太陽能電池的生產(chǎn)流程單晶圓片型矽太陽能電池的生產(chǎn)流程，其內(nèi)容如下：2-3太陽能電第二章太陽能電池的基本原理

及其結(jié)構(gòu)2-1 太陽能電池的基本原理2-2 太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)2-3 太陽能電池的製作第二章太陽能電池的基本原理

及其結(jié)構(gòu)2-1 太陽能電池的內(nèi)容大綱本章節(jié)的內(nèi)容，主要地是簡述式討論太陽能電池的基本原理太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)太陽能電池的製作28內(nèi)容大綱本章節(jié)的內(nèi)容，主要地是簡述式討論282-1太陽能電池的基本原理表2-1 物理式電池以及化學(xué)式電池的種類以及其分類282-1太陽能電池的基本原理表2-1 物理式電池以及化學(xué)式電一般太陽能電池所使用的核心材料是半導(dǎo)體材料，在自然界中的半導(dǎo)體材料種類：有機半導(dǎo)體材料無機半導(dǎo)體材料在無機半導(dǎo)體材料方面：矽系列半導(dǎo)體材料化合物系列半導(dǎo)體材料陶瓷系列半導(dǎo)體材料2-1-1量子力學(xué)以及光電效應(yīng)29一般太陽能電池所使用的核心材料是半導(dǎo)體材料，在自然界中的半導(dǎo)在矽材料之中，摻雜第五族的元素於其內(nèi)，則所形成的半導(dǎo)體是帶有較多電子的n型半導(dǎo)體倘若摻雜第三族的元素於其內(nèi)，則所形成的半導(dǎo)體是帶有較多電洞的p型半導(dǎo)體當p型半導(dǎo)體以及n型半導(dǎo)體接合在一起的時候，因為兩端的自由電子以及電洞濃度不同而產(chǎn)生擴散現(xiàn)象，p型半導(dǎo)體中的電洞濃度較高的，而向n型半導(dǎo)體方面擴散2-1-1量子力學(xué)以及光電效應(yīng)31在矽材料之中，摻雜第五族的元素於其內(nèi)，則所形成的半導(dǎo)體是帶有2-1-1量子力學(xué)以及光電效應(yīng)32圖2-2 p-n接面型半導(dǎo)體元件結(jié)構(gòu)、能帶、位能、以及電場分布的示意圖2-1-1量子力學(xué)以及光電效應(yīng)32圖2-2 太陽電池元件以及發(fā)光二極體元件，均是含有兩個電極的二端子型元件太陽電池元件是光電效應(yīng)發(fā)光二極體元件是電光效應(yīng)2-1-1量子力學(xué)以及光電效應(yīng)33太陽電池元件以及發(fā)光二極體元件，均是含有兩個電極的二端子型元2-2太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)33圖2-3 p-n接面型太陽能電池元件的基本結(jié)構(gòu)及其組成2-2太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)33圖2-3 p-n接面型太陽能2-2太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)34圖2-3 p-n接面型太陽能電池元件的基本結(jié)構(gòu)及其組成2-2太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)34圖2-3 p-n接面型太陽能2-2太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)34圖2-4 p-n接面型太陽能電池元件的能帶示意圖2-2太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)34圖2-4 p-n接面型太陽能太陽能電池附有負載的等效電路(EquivalentCircuit)，包含：電流源(IL)二極體飽和電流(IS)電阻(RL)2-2太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)35圖2-5太陽能電池元件附有負載的(a)以及無負載的(b)等效電路太陽能電池附有負載的等效電路(EquivalentCir太陽能電池沒有負載的等效電路圖 如圖2-5(b)2-2太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)35圖2-5太陽能電池元件附有負載的(a)以及無負載的(b)等效電路太陽能電池沒有負載的等效電路圖2-2太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)3太陽能電池元件的理想電流-電壓(I-V)特性，可表示為：此一公式所繪製的曲線，分布於直角座標第四象限所圍的區(qū)域所得四方形的面積大小即是最大輸出功率，如圖2-6(a)所示2-2太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)35太陽能電池元件的理想電流-電壓(I-V)特性，可表示由圖2-6(b)可以得知：短路電流(ShortCircuitCurrent,ISC)開放電路或斷路電壓(OpenCircuitVoltage,VOC)最大電流值(MaximumCurrent,Im)最大電壓值(MaximumVoltage,Vm)

2-2太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)35由圖2-6(b)可以得知：2-2太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)352-2太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)36圖2-6 太陽能電池元件的電流電壓關(guān)係曲線(a)以及短路電流、斷路電壓、最大電流值、以及最大電壓值等參數(shù)(b)示意圖2-2太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)36圖2-6 太陽能電池元件的電太陽能電池元件的理想光電轉(zhuǎn)換效率或能量轉(zhuǎn)換效率(

)為：

形狀因子(FillFactor,FF)的定義為：

2-2太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)37太陽能電池元件的理想光電轉(zhuǎn)換效率或能量轉(zhuǎn)換效率()為：若太陽能電池有串聯(lián)電阻負載的時候，則其等效電路示意圖，如圖2-7所示2-2太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)38圖2-7 太陽能電池有串聯(lián)電阻負載的等效電路示意圖若太陽能電池有串聯(lián)電阻負載的時候，則其等效電路示意圖，如圖2因接面使用材料的種類而區(qū)分，則太陽能電池元件的種類：